JP3311413B2 - 循環式給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は給湯停止の間欠燃焼制
御状態に循環保温を行うバイパス付き循環式給湯装置に
係り、特に湯および水を適切に混合制御して循環路内の
湯水を所定の温度に保温する循環式給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器の給水側から分岐されたバイパ
ス管と熱交換器の出湯口側に設けられた出湯管を湯水混
合弁に接続し、湯水混合弁の弁開度を制御して湯水を混
合し、所望の温度が得られるように構成したバイパス式
給湯機は知られている。このようなバイパス式給湯機
は、熱交換器で高温に加熱された湯とバイパス管を通過
してくる水を湯水混合弁で混ぜ合わせ、給湯管を通過す
る混合湯の温度を設定温度に制御して所望の温度の湯水
を供給することができる。

【０００３】このように、バイパス式給湯機は、高温の
湯に水を加えて所望の温度の湯水が得られるため、バイ
パスなしの給湯機と比較して、給湯開始から所望の温度
の湯水が供給されるまでの時間が短い特徴がある。ま
た、バイパス式給湯機は、出湯管を通過する湯の温度を
充分高くすることにより、バイパス管を通過する水量を
増やしても所望の温度が得られるので、多量の湯水を供
給することができる。

【０００４】また、給湯管の末端部と給水管を戻り管で
結合し、給湯管―戻り管―給水管―熱交換器―給湯管の
経路で循環経路を構成し、循環経路内に設けた循環ポン
プを働かせて循環経路内の湯水を循環させ、給湯停止状
態の間欠燃焼により循環経路内の湯水を所望の温度に保
温するように構成した循環式給湯機は知られている。

【０００５】このような循環式給湯機は、給湯停止状態
にも循環経路内の湯水を所望の温度に保つことができる
ので、給湯状態に移行した場合には給湯開始時から所望
の温度の湯水を供給することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バイパス付き
の循環式給湯機は、給湯栓が閉じられた給湯停止状態の
間欠燃焼による循環保温状態において、熱交換器の出湯
管を通過する湯の温度およびバイパス管を通過する水の
温度の検出結果に基づき、連続して湯水混合弁の弁開度
が制御され、熱交換器の出湯管を通過する湯量、または
バイパス管を通過する水量を増減して設定温度に近い温
度の湯水が得られるように構成されるが、給湯管の湯水
の温度が設定温度に安定するまでには、設定温度より高
い状態と設定温度より低い状態を交互に繰り返す状態、
すなわち、制御のハンティング現象を発生する。

【０００７】図６は温度制御のハンティング現象を表わ
す説明図である。図６は、間欠燃焼時に熱交換器を通過
する湯が、３８℃から４２℃の間でハンティングしなが
ら、平均温度４０℃で安定している状態を示している。
図において混合湯の設定温度を４０℃とすると、湯水混
合弁は、湯側の温度が設定温度４０℃よりも低い場合、
混合湯温度が上昇するように湯側の流量を増やし、湯側
の温度が設定温度４０℃よりも高い場合、混合湯温度が
下降するよう湯側の流量を絞る。すなわち、加熱部側が
平均温度４０℃で安定している状態においても、湯水混
合弁は常に動作を続けており、湯水混合弁の耐久性の面
で大きな問題を抱えているものであった。

【０００８】また、現実に図６のような給湯状態で、上
記のように湯水混合弁を制御すると、湯側流量を絞った
際に加熱中であった場合、熱交換器を通過する湯の単位
流量当り受ける熱量が急激に上昇し、沸騰を引き起こす
ことがあった。

【０００９】このような問題点を解決するには、循環加
熱中は湯水混合弁を駆動しないようにすることが考えら
れるが、そうすると循環加熱途中で給湯使用された場
合、図６に示す湯がそのまま供給されてしまい、利用者
にとっては不満が残るものであった。

【００１０】この発明は、バイパス管を備えた循環式給
湯装置において、沸騰防止、湯水混合弁の耐久性向上、
湯温のハンティング幅の低減を各々目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る循環式給湯装置は、熱交換器を通過する
湯水または混合部に接続される給湯管を通過する湯水の
温度を検出する温度検出部を備えるとともに、温度検出
部からの温度信号の値が所定の値を越えた場合に加熱部
の間欠燃焼を強制的に停止する加熱制御手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】また、この発明に係る循環式給湯装置は、
加熱部が間欠燃焼を行なっていない場合には温度設定部
の設定温度の湯水を得るように、混合弁を介して混合部
の湯および水の混合比を可変制御するとともに、加熱部
が間欠燃焼を行なっている場合には混合弁を介して混合
部の混合比を一定に制御する混合制御部を備えたことを
特徴とする。

【００１３】さらに、この発明に係る循環式給湯装置
は、設定温度に基づき混合弁を駆動する温度制御モード
と、混合弁の駆動を停止する停止モードとを、温度検出
部の検出温度と設定温度の比較に基づいて切替える混合
制御モード切替部を備えたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明に係る循環式給湯装置は、熱交換器ま
たは混合部に接続される給湯管を通過する湯水の温度を
検出し、この検出温度が所定の温度を超えた場合に加熱
制御手段が加熱部の間欠燃焼を強制的に停止する。従っ
て、給湯停止状態の循環保温が必要以上に高い温度にな
ることを抑え、適切な温度に保つことができる。

【００１５】また、この発明に係る循環式給湯装置は、
給湯状態には混合部の湯水混合比を設定温度の湯水を得
るように制御することができ、給湯停止時には湯水混合
比を一定に制御することができる。従って、給湯停止状
態において、必要以上に混合弁が駆動されることなく、
混合弁の耐久性が向上する。

【００１６】さらに、この発明に係る循環式給湯装置
は、給湯停止状態において、検出温度に基づき、混合弁
の弁開度を設定温度に対応して制御する温度制御モード
と混合弁の駆動を停止する停止モードを、検出温度と設
定温度の比較に基づいて混合制御モード切替部で切替え
ることができる。従って、給湯停止状態の湯温のハンテ
ィング幅を低減することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る循環式給湯装置の全
体構成図である。図１において、循環式給湯装置１は、
給水管２と、熱交換器３と、湯水混合部４と、給湯管５
と、給湯管５の末端部に取付けられた給湯栓６と、給湯
管５の末端部と給水管２の入水側に配設した戻り管８
と、戻り管８の途中に設けられた循環ポンプ７と、給水
管２―熱交換器３―湯水混合部４―給湯管５―戻り管８
（途中循環ポンプ７を経由）―給水管２および給水管２
―バイパス管１０―湯水混合部４―給湯管５―戻り管８
（途中循環ポンプ７を経由）―給水管２の２経路でルー
プを構成する循環経路９と、熱交換器３をバイパスして
給水管２と湯水混合部４を接続するバイパス管１０と、
ガス管１１に設けられ、ガスの供給／停止を行う電磁弁
１２、熱交換器３を加熱するガスバーナ１４およびガス
バーナ１４へのガス量を調節するガス比例弁１３を備え
た加熱部と、循環式給湯装置１全体の動作の制御や処理
を行う制御手段１９と、循環式給湯装置１の各種機能設
定を行うコントローラ操作部２０とから構成する。

【００１８】また、給水管２には、戻り管８が接続され
る給水管２の下流側の給水温度Ｔｃを検出する給水温度
（Ｔｃ）検出部１５、給水管２を通過する水量Ｑを検出
する水量（Ｑ）検出部１６を設け、給湯管５には、熱交
換器３の出口温度Ｔｈを検出する熱交出口温度（Ｔｈ）
検出部１７および湯水混合部４の下流側の混合湯温度Ｔ
ｍを検出する混合湯温度（Ｔｍ）検出部１８を備える。

【００１９】湯水混合部４は、混合弁として、熱交換器
３からの湯量を調節する湯側弁４Ａとバイパス管１０か
らの水量を調節する水側弁４Ｂを備え、熱交換器３から
の高温の湯とバイパス管１０を通過してくる水を制御手
段１９からの制御により、所定の混合比率で混合して給
湯管５に送り、給湯栓６からコントローラ操作部２０の
温度設定部２０Ｂで設定された温度の湯水を供給する。
この混合弁は、湯側弁４Ａと水側弁４Ｂを一体化して構
成してもよく、別体として構成してもよい。

【００２０】循環ポンプ７は、制御手段１９によりポン
プの駆動／停止を制御され、給湯状態には給湯管５を通
過する湯水の一部を戻り管を介して給水管２に送り、給
湯停止状態には循環経路９内の湯水を循環させ、熱交換
器３から湯水混合部４までを除いた循環経路９内の湯水
の温度を温度設定部２０Ｂで設定した温度に近い温度に
保ち、給湯状態の給湯開始時から設定温度に近い給湯が
できるようにする。

【００２１】電磁弁１２は、制御手段１９により弁の開
放／閉結が制御されてガス管１１を通過するガスの供給
／停止を行い、給湯状態には開放とし、給湯停止状態に
は間欠燃焼モードの間欠燃焼周期に従い、弁の開放／閉
結を繰り返す。

【００２２】ガス比例弁１３は、制御手段１９により比
例弁の開度が制御され、適切な燃焼量で加熱して温度設
定部２０Ｂで設定された温度の湯水が供給できるようガ
スバーナ１４へのガス供給量を調節する。

【００２３】制御手段１９は、マイクロプロセッサ（図
示しない）を基本として構成し、熱量演算部３０、加熱
制御部４０、混合制御モード切替部５０および混合制御
部６０を備え、熱量演算部３０は加熱制御手段４０が必
要とするさまざまな熱量の演算、加熱制御手段４０は熱
量演算手段３０が演算した熱量に基づいて電磁弁１２お
よびガス比例弁１３の制御、混合制御モード切替部５０
は検出温度に基づき、湯水混合部４の混合比を設定温度
に対応した所定値への切替え、または設定温度にかかわ
らず固定値への切替制御、混合制御部６０は混合部４の
混合比に基づいて湯側弁４Ａおよび水側弁４Ｂの制御、
をそれぞれ実行する。

【００２４】コントローラ操作部２０は、給湯停止状態
の間欠燃焼制御を設定するための保温スイッチ２０Ａお
よび給湯状態ならびに給湯停止状態の混合湯温度Ｔｍを
設定する温度設定部２０Ｂを備え、それぞれ保温設定信
号２０ａ、設定温度（Ｔｓ）信号２０ｂを制御手段１９
に出力する。

【００２５】次に、循環式給湯装置１の給湯状態（比例
燃焼制御）について、概略を説明する。給湯栓６を開い
て給湯を開始すると、制御手段１９は給湯状態と判断
し、加熱制御部４０から電磁弁駆動信号４０ａを電磁弁
１２に送り、電磁弁１２を開放状態とともに、比例弁駆
動信号４０ｂをガス比例弁１３に送り、ガス比例弁１３
を制御する。また、制御手段１９は湯水混合部４に混合
弁駆動信号６０ａを送り、混合部４の湯側弁４Ａおよび
水側弁４Ｂの弁開度を調節し、給湯管５へ設定温度Ｔｓ
の湯水を供給するよう制御する。

【００２６】制御手段１９の熱量演算手段３０は、温度
設定部２０Ｂからの設定温度（Ｔｓ）信号２０ｂ、給水
温度（Ｔｃ）検出部１５で検出した給水温度（Ｔｃ）信
号１５ａ、水量（Ｑ）検出部１６で検出した水量（Ｑ）
信号１６ａに基づいて必要熱量Ｆｓ＝Ｑ×（Ｔｓ−Ｔ
ｃ）を演算するとともに、混合湯温度（Ｔｍ）検出部１
８で検出した混合湯温度（Ｔｍ）信号１８ａに基づいて
フィードバック熱量Ｆ＝Ｑ×（Ｔｓ−Ｔｍ）を演算し、
このフィードバック熱量Ｆと必要熱量Ｆｓを加えた補正
熱量Ｆｏ＝Ｆｓ＋Ｆを演算して、この補正熱量Ｆｏを加
熱制御部４０に出力する。

【００２７】制御手段１９の加熱制御部４０は補正熱量
Ｆｏに基づいて、電磁弁１２を開放制御するとともに、
ガス比例弁１３を制御してガスバーナ１４に供給するガ
ス量を調節する。

【００２８】制御手段１９の混合制御部６０は、熱交出
口温度（Ｔｈ）検出部１７で検出した熱交出口温度Ｔ
ｈ、給水温度Ｔｃ、設定温度Ｔｓおよび混合湯温度Ｔｍ
に基づいて混合部４の混合比を演算し、この演算結果に
対応した混合弁駆動信号６０ａを混合部４に出力し、混
合部４の湯側弁４Ａおよび水側弁４Ｂの弁開度を調節す
ることにより、熱交換器３からの熱交出口温度Ｔｈの湯
とバイパス管１０からの給水温度Ｔｃとの水を適切に混
合して設定温度Ｔｓの湯水を給湯栓６から供給するよう
制御する。

【００２９】このように、バイパス管１０および湯水混
合部４を備えたバイパス付給湯機は、給湯状態におい
て、熱交換器３通過する熱交出口温度Ｔｈの湯とバイパ
ス管１０を通過する給水温度Ｔｃとの水を混合部４の湯
側弁４Ａおよび水側弁４Ｂの弁開度を適切に調整して混
合し、設定温度Ｔｓに等しい混合湯温度Ｔｍの湯水を給
湯管５を介して給湯栓６から供給することができる。

【００３０】続いて、給湯停止状態（間欠燃焼制御）の
動作について説明する。図２は請求項１および請求項２
に係る循環式給湯装置の給湯停止状態の制御手段のブロ
ック構成図である。図２において、制御手段１９は熱量
演算部３０と、加熱制御部４０と、混合制御部６０と、
図示しない循環ポンプ制御部等とから構成する。

【００３１】コントローラ操作部２０の保温スイッチ２
０Ａがオンに設定された状態で給湯栓６を閉じて給湯停
止状態になると、制御手段１９の図示しない循環ポンプ
制御部から循環ポンプ駆動信号Ｐｃが循環ポンプ７に供
給され、循環ポンプ７が動作して循環経路９に貯えられ
た湯水が循環経路９内を経由して循環する。湯水の循環
がある時間経過し、循環経路９内の湯水が設定温度Ｔｓ
に保たれると、制御手段１９の図示しない循環ポンプ制
御部は循環ポンプ駆動信号Ｐｃの出力を停止して循環ポ
ンプは停止する。

【００３２】熱量演算部３０は、加熱制御部４０が給湯
停止状態の間欠燃焼制御に必要な熱量を演算するため、
必要熱量演算部３１、フィードバック熱量演算部３２、
熱量補正部３３を備える。

【００３３】必要熱量演算部３１は、温度設定部２０Ｂ
から出力される設定温度（Ｔｓ）信号２０ｂ、水量検出
部１６からの水量（Ｑ）信号１６ａおよび給水温度検出
部１５からの給水温度（Ｔｃ）信号１５ａに基づいて間
欠燃焼に必要な必要熱量Ｆｓ＝Ｑ×（Ｔｓ−Ｔｃ）を演
算し、必要熱量（Ｆｓ）情報３１ａを熱量補正部３３に
供給する。また、フィードバック熱量演算部３２は、設
定温度（Ｔｓ）信号２０ｂ、水量（Ｑ）信号１６ａおよ
び混合湯温度検出部１８からの混合湯温度（Ｔｍ）信号
１８ａに基づいてフィードバック熱量Ｆ＝Ｑ×（Ｔｓ−
Ｔｍ）を演算し、フィードバック熱量（Ｆ）情報３２ａ
を熱量補正部３３に供給する。

【００３４】熱量補正部３３は、必要熱量演算部３１か
らの必要熱量（Ｆｓ）情報３１ａおよびフィードバック
熱量演算部３２からのフィードバック熱量（Ｆ）情報３
２ａを取込み、補正熱量Ｆｏを演算し、演算結果を補正
熱量（Ｆｏ）情報３３ａとして加熱制御部４０に出力す
る。

【００３５】このように、熱量演算部３０は、間欠燃焼
に必要な必要熱量Ｆｓと、設定温度Ｔｓと混合湯温度Ｔ
ｍとの偏差に基づくフィードバック熱量Ｆを演算し、必
要熱量Ｆｓをフィードバック熱量Ｆで補正した補正熱量
Ｆｏを加熱制御部４０に提供する。

【００３６】加熱制御部４０は、比例・間欠選択部４
１、熱量―弁開度変換部４２、比例弁制御部４３、熱量
―周期変換部４４、電磁弁制御部４５および停止信号発
生部４６を備える。比例・間欠選択部４１は、熱量演算
部３０の熱量補正部３３から出力される補正熱量（Ｆ
ｏ）情報３３ａに基づいて比例燃焼モードか間欠燃焼モ
ードかを判定し、選択（Ｈａ）情報４１ａを出力する。
なお、比例燃焼モードか間欠燃焼モードかの判定は、補
正熱量Ｆｏが循環式給湯装置１の下限燃焼量を超える場
合には比例燃焼モードを選択し、下限燃焼量よりも小さ
な燃焼量（実際は下限燃焼量よりはるかに小さい）の場
合には間欠燃焼モードを選択するよう構成する。

【００３７】熱量―弁開度変換部４２は、熱量補正部３
３から出力される補正熱量（Ｆｏ）情報３３ａに基づい
て、予めＲＯＭ等のメモリに記憶してある熱量―弁開度
の変換テーブルを参照して補正熱量Ｆｏを比例弁の弁開
度Ｘに変換し、比例弁開度（Ｘ）情報４２ａを比例弁制
御部４３に提供する。

【００３８】比例弁制御部４３は、比例・間欠選択部４
１からの選択（Ｈａ）情報４１ａにより、間欠燃焼モー
ドであることを認識すると、比例弁開度（Ｘ）情報４２
ａにかかわらず、比例弁開度を最小に保つ。

【００３９】熱量―周期変換部４４は、熱量補正部３３
から提供される補正熱量（Ｆｏ）情報３３ａに基づいて
予めＲＯＭ等のメモリに記憶してある熱量―弁開度の変
換テーブルを参照して、補正熱量Ｆｏを間欠燃焼周期Ｔ
（燃焼時間Ｔ１＋消火時間Ｔ２）に変換し、間欠燃焼周
期（Ｔ）情報４４ａを電磁弁制御部４５に提供する。

【００４０】電磁弁制御部４５は、比例・間欠選択部４
１からの選択（Ｈａ）情報４１ａから間欠燃焼モードを
認識し、電磁弁１２の駆動／停止の制御は熱量―周期変
換部４４から送られてくる間欠燃焼周期（Ｔ）情報４４
ａに基づいて行うよう構成し、間欠燃焼周期Ｔの燃焼時
間Ｔ１には電磁弁を開放制御、消火時間Ｔ２には閉結制
御するための電磁弁制御（Ｄｃ）情報４０ａを電磁弁１
２に出力する。

【００４１】停止信号発生部４６は、比例・間欠選択部
４１からの選択（Ｈａ）情報４１ａから間欠燃焼モード
を認識し、熱交出口温度検出部１７から検出した熱交出
口温度（Ｔｈ）信号１７ｂに基づき、熱交出口温度Ｔｈ
が所定の温度Ｔｈ１を超える（Ｔｈ＞Ｔｈ１：例えば９
０℃）場合には、停止（Ｓｔ）信号４６ａを電磁弁制御
部４５に送り、間欠燃焼周期Ｔの燃焼時間Ｔ１であって
も強制的に電磁弁１２を閉結させるよう制御する。ま
た、熱交出口温度Ｔｈが所定の温度Ｔｈ２を下回る（Ｔ
ｈ＜Ｔｈ２：例えば８５℃）場合には、停止（Ｓｔ）信
号４６ａの送出を禁止する。

【００４２】このように、加熱制御部４０は、熱量演算
部３０で演算された補正熱量Ｆｏに基づいて比例・間欠
選択部４１が間欠燃焼を判断すると、比例弁制御部４３
はガス比例弁１３を最小開度に制御する。一方、熱量―
周期変換部４４が補正熱量Ｆｏを間欠燃焼周期Ｔに変換
し、この間欠燃焼周期Ｔに基づいて電磁弁制御部４５が
電磁弁１２を間欠燃焼周期Ｔの燃焼時間Ｔ１は開放、消
火時間Ｔ２は閉結制御する。また、停止信号発生部４６
は熱交出口温度Ｔｈが所定の値を超えた場合、電磁弁１
２を強制的に閉駆動するよう電磁弁制御部４５をコント
ロールする。なお、停止信号発生部４６は、熱交出口温
度Ｔｈの代りに給湯管を通過する湯水の温度（混合湯温
度Ｔｍ）に基づいて制御するよう構成することもでき
る。

【００４３】混合制御部６０は、一定混合比発生部６０
Ａおよび混合弁制御部６２を備える。一定混合比発生部
６０Ａは、加熱制御部４０の比例・間欠選択部４１が出
力する選択（Ｈａ）情報４１ａから間欠燃焼モードを認
識すると、予め一定値に設定してある熱交換器３を通過
する湯量Ｑｈに対する循環経路９の流量Ｑの混合比αｈ
（Ｑｈ／Ｑ）、またはバイパス管１０を通過する水量Ｑ
ｗに対する循環経路９の流量Ｑの混合比αｗ（Ｑｗ／
Ｑ）の混合比（Ｘｅ）情報６０ｂを混合弁制御部６２に
供給する。

【００４４】混合弁制御部６２は、一定混合比発生部６
０Ａからの混合比（Ｘｅ）情報６０ｂに基づいて湯水混
合部４の熱交換器３からの湯量を調節する湯側弁４Ａと
バイパス管１０からの水量を調節する水側弁４Ｂの弁開
度ＸｈおよびＸｗを演算し、この演算結果に対応した混
合弁制御（Ｘｈ、Ｘｗ）情報６０ａを出力して湯水混合
部４を制御する。

【００４５】このように、混合制御部６０は、加熱制御
部４０の比例・間欠選択部４１からの選択（Ｈａ）情報
４１ａから間欠燃焼モードを認識し、予め一定値に設定
してある混合比αｈ、またはαｗを出力し、このαｈ、
またはαｗに基づいて湯水混合部４の湯側弁４Ａの弁開
度Ｘｈ、水側弁４Ｂの弁開度Ｘｗの演算結果に対応した
混合弁制御（Ｘｈ、Ｘｗ）情報６０ａを出力し、湯水混
合部４を制御する。

【００４６】以上の説明したように、請求項１記載の瞬
間式給湯装置１は、停止信号発生部４６を備えた加熱制
御部４０を構成して、熱交出口温度Ｔｈ、または混合湯
温度Ｔｍが所定の値を超えた場合、強制的に電磁弁を閉
結制御して間欠燃焼を停止することができる。

【００４７】また、請求項２記載の瞬間式給湯装置１
は、一定混合比発生部６０Ａおよび混合弁制御部６２を
備えた混合制御部６０を構成して、間欠燃焼モードの湯
水混合部４の予め一定値に設定してある混合比αｈ、ま
たはαｗを出力し、この混合比αｈ、またはαｗに基づ
いた弁開度Ｘｈ、弁開度Ｘｗで湯水混合部４の湯側弁４
Ａおよび水側弁４Ｂを制御し、熱交換器３を通過する湯
量とバイパス管１０を通過する水量を適切に混合し、設
定温度に近い温度で循環保温をすることができる。な
お、請求項１の発明に関して、混合制御部６０は図２の
ように一定混合比率発生部６０Ａを有するものに限定さ
れるものではなく、設定温度Ｔｓ、混合湯温度Ｔｍ、給
水温度Ｔｃ、熱交出口温度Ｔｈに基づき、設定温度Ｔｓ
の混合湯温を得るように混合比を制御するものでも良
い。また、請求項２の発明に関して、加熱制御部４０は
図２のように停止信号発生部４６を有するものに限定さ
れるものではない。

【００４８】図３は請求項３に係る循環式給湯装置の給
湯停止状態の制御手段のブロック構成図である。図２の
構成と異なる点は、混合制御モード切替部５０の追加、
および混合制御部６０の構成の一部変更であり、異なる
部分について説明する。図３において、混合制御モード
切替部５０は、比較部５１、切替部５２、温度制御モー
ドを構成する温度―混合比変換部５３、停止モードを構
成する固定混合比発生部５４を備える。

【００４９】比較部５１は、温度設定部２０Ｂからの設
定温度（Ｔｓ）信号２０ｂおよび混合湯温度検出部１８
で検出した混合湯温度（Ｔｍ）信号１８ａに基づき、混
合湯温度Ｔｍが設定温度Ｔｓを所定の値ΔＴ２を超える
（Ｔｍ＞Ｔｓ＋ΔＴ２）場合には、比較信号５１ａを切
替部５２に送りスイッチＳ１に切替て温度―混合比変換
部５３を選択する。一方、混合湯温度Ｔｍが設定温度Ｔ
ｓを所定の値ΔＴ１を下回る（Ｔｍ＜Ｔｓ＋ΔＴ１）場
合には、比較信号５１ａを切替部５２に送りスイッチＳ
２に切替て固定混合比発生部５４選択する。なお、Ｔｓ
＋ΔＴ１≦Ｔｍ≦Ｔｓ＋ΔＴ２の範囲にはヒステリシス
特性を設け、温度が上昇している場合にはスイッチＳ２
を、温度が下降している場合にはスイッチＳ１を選択す
るように構成し、温度に関する切替部５２のスイッチ切
替を安定に行う。

【００５０】スイッチＳ１により温度―混合比変換部５
３が選択されると、設定温度Ｔｓ、熱交出口温度Ｔｈ、
給水温度Ｔｓ、混合湯温度Ｔｍに基づいて演算される設
定温度Ｔｓの混合湯を得るための混合比（α１）情報５
３ａを混合制御部６０に出力する。一方、スイッチＳ２
により固定混合比発生部５４が選択されると、設定温度
Ｔｓに無関係な混合比α２（例えば湯水混合部４の湯側
弁４Ａ全開とし、混合比α２＝１）の混合比（α２）情
報５４ａを混合制御部６０に出力する。

【００５１】このように、混合制御モード切替部５０
は、設定温度Ｔｓおよび混合湯温度Ｔｍの値を比較し、
この比較結果に基づいて設定温度Ｔｓの混合湯を得るた
めの混合比率α１を発生したり、設定温度Ｔｓに無関係
な混合比率α２を選択する。なお、実施例では設定温度
Ｔｓおよび混合湯温度Ｔｍの値を比較して、温度―混合
比変換部５３または固定混合比発生部５４を選択する構
成としたが、混合湯温度Ｔｍまたは熱交出口温度Ｔｈの
値に基づいて選択する構成とすることもできる。

【００５２】混合制御部６０は、混合弁開度演算部６
１、混合弁制御部６２を備える。混合弁開度演算部６１
は、混合制御モード切替部５０の温度―混合比変換部５
３から出力される混合比（α１）情報５３ａまたは固定
混合比発生部５４からの混合比（α２）情報５４ａに基
づき、混合比α１または混合比α２に対応した混合弁開
度Ｘｅを演算し、その演算結果を混合弁開度（Ｘｅ）情
報６１ａとして混合弁制御部６２に送り、図２で説明し
たように、混合弁制御部６２は湯水混合部４の熱交換器
３からの湯量を調節する湯側弁４Ａとバイパス管１０か
らの水量を調節する水側弁４Ｂの弁開度ＸｈおよびＸｗ
を演算し、この演算結果に対応した混合弁制御（Ｘｈ、
Ｘｗ）情報６０ａを出力して湯水混合部４を制御する。

【００５３】このように、請求項３記載の循環式給湯装
置１は、設定温度Ｔｓと混合湯温度Ｔｍに基づいて温度
制御モードを構成する温度―混合比変換部５３、停止モ
ードを構成する固定混合比発生部５４を選択し、それぞ
れの混合比α１または混合比α２を発生する混合制御モ
ード切替部５０を備え、混合比α１または混合比α２に
基づいて湯側弁４Ａと水側弁４Ｂの弁開度ＸｈおよびＸ
ｗを決定して湯水混合部４を制御し、循環経路９内の保
温温度をより精度よく設定温度Ｔｓに保つことができ
る。

【００５４】図４は混合制御モード切替部に基づく混合
湯温度Ｔｍと湯水混合部の湯側弁開度Ｘｈの特性図であ
る。循環保温状態において、例えば混合湯温度Ｔｍ≦Ｔ
ｓ＋ΔＴ２の場合は湯側弁開度Ｘｈ＝Ｘｏ（全開：停止
モード）とし、Ｔｍ＞Ｔｓ＋ΔＴ２の場合は湯側弁開度
Ｘｈ＝Ｘｓａ（設定温度Ｔｓに対応した値：温度制御モ
ード）として湯水混合部４を制御する。また、混合湯温
度Ｔｍ＜Ｔｓ＋ΔＴ１の場合は湯側弁開度Ｘｈ＝Ｘｓａ
から湯側弁開度Ｘｈ＝Ｘｏに切替える。なお、Ｔｓ＋Δ
Ｔ１≦Ｔｍ≦Ｔｓ＋ΔＴ２の範囲は、切替特性を安定に
保つため、ヒステリシス特性を有するよう構成する。

【００５５】図５は図４に対応した混合制御モード切替
部に基づく湯水混合部弁開度制御を示す状態遷移図であ
る。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の瞬間式給湯装置は、熱交
出口温度Ｔｈ、または混合湯温度Ｔｍが所定の値を超え
た場合、強制的に電磁弁を閉結制御して間欠燃焼を停止
することができる。よって、循環保温中の熱交出口温度
または混合湯温度が異常に上昇することがなく、給湯停
止状態（循環保温）から給湯状態に移行しても、設定温
度より熱い湯水が出ることを防止することができる。

【００５７】請求項２記載の瞬間式給湯装置は、間欠燃
焼中において、予め一定値に設定してある混合比αｈ、
またはαｗを出力し、この混合比αｈ、またはαｗに基
づいた弁開度Ｘｈ、弁開度Ｘｗで湯水混合部の湯側弁お
よび水側弁を制御する。従って、間欠燃焼中に混合弁が
必要以上に駆動することを防止でき、混合弁の耐久性が
向上する。

【００５８】請求項３記載の循環式給湯装置は、設定温
度Ｔｓ混合湯温度Ｔｍに基づいて温度制御モードを構成
する温度―混合比変換部、停止モードを構成する固定混
合比発生部を選択し、それぞれのモード状態の混合比α
１または混合比α２に基づいて湯側弁と水側弁の弁開度
ＸｈおよびＸｗを決定して湯水混合部４を制御する。従
って、混合湯温度または熱交出口温度が設定温度と大差
がない場合は、混合弁を停止して混合弁の耐久性を向上
させることができるとともに、混合湯温度または熱交出
口温度が設定温度と大きく異なる場合は、混合弁を駆動
して混合湯温度を設定温度に近づけ、混合湯温のハンテ
ィング幅を小さくすることができる。

【００５９】よって、循環保温中の熱交出口温度または
混合湯温度Ｔｍを必要以上に上昇させることがないとと
もに、循環経路の温度を設定温度近くに保つことができ
る。

【００６０】従って、給湯停止状態（循環保温）から給
湯状態に移行しても、設定温度より熱い湯水が出ること
を防止するとともに、設定温度の湯水を供給することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る循環式給湯装置の全体構成図

【図２】請求項１および請求項２に係る循環式給湯装置
の給湯停止状態の制御手段のブロック構成図

【図３】請求項３に係る循環式給湯装置の給湯停止状態
の制御手段のブロック構成図

【図４】混合制御モード切替部に基づく混合湯温度Ｔｍ
と湯水混合部の湯側弁開度Ｘｈの特性図

【図５】図４に対応した混合制御モード切替部に基づく
湯水混合部弁開度制御を示す状態遷移図

【図６】温度制御のハンティング現象説明図

【符号の説明】

１ 循環式給湯装置 ２ 給水管 ３ 熱交換器 ４ 湯水混合部 ４Ａ 湯側弁 ４Ｂ 水側弁 ５ 給湯管 ６ 給湯栓 ７ 循環ポンプ ８ 戻り管 ９ 循環経路 １０ バイパス管 １１ ガス管 １２ 電磁弁 １３ ガス比例弁 １４ ガスバーナ １５ 給水温度（Ｔｃ）検出部 １６ 水量（Ｑ）検出部 １７ 熱交出口温度（Ｔｈ）検出部 １８ 混合湯温度（Ｔｍ）検出部 １９ 制御手段 ２０ コントローラ操作部 ２０Ａ 保温スイッチ ２０Ｂ 温度設定部 ３０ 熱量演算部 ３１ 必要熱量演算部 ３２ フィードバック熱量演算部 ３３ 熱量補正部 ４０ 加熱制御部 ４１ 比例・間欠選択部 ４２ 熱量―弁開度変換部 ４３ 比例弁制御部 ４４ 熱量―周期変換部 ４５ 電磁弁制御部 ４６ 停止信号発生部 ５０ 混合制御モード切替部 ５１ 比較部 ５２ 切替部 ５３ 温度―混合比変換部 ５４ 固定混合比発生部 ６０ 混合制御部 ６０Ａ 一定混合比発生部 ６１ 混合弁開度演算部 ６２ 混合弁制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 雅紀 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 高田 哲朗 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 三浦 信二 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 中野 清隆 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 平郡 光 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−60337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−146948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−116236（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器をバイパスして給水管と混合部
   に接続されるバイパス管と、給湯管の末端部と給水管の
   入水側に循環ポンプを介して接続される戻り管とを備え
   て循環経路を形成するとともに、給湯管の末端部に設け
   た給湯栓を閉じた給湯停止時に、加熱部を間欠燃焼させ
   て、前記熱交換器を加熱するとともに前記循環ポンプで
   前記循環経路内の湯水を循環させながら保温する循環式
   給湯装置において、 前記熱交換器を通過する湯水または前記混合部下流の給
   湯管を通過する湯水の温度を検出する温度検出部を備
   え、前記温度検出部からの温度信号の値が所定の値を超
   えた場合、前記加熱部の間欠燃焼を強制的に停止する加
   熱制御手段を備えたことを特徴とする循環式給湯装置。
2. 【請求項２】 熱交換器をバイパスして給水管と混合部
   に接続されるバイパス管と、給湯管の末端部と給水管の
   入水側に循環ポンプを介して接続される戻り管とを備え
   て循環経路を形成するとともに、前記混合部下流の給湯
   管を通過する湯水の温度を検出する温度検出部と、前記
   混合部に流入する湯と水の混合比を可変調整する混合弁
   とを備え、給湯管の末端部に設けた給湯栓を閉じた給湯
   停止時に、加熱部を間欠燃焼させて前記熱交換器を加熱
   するとともに前記循環ポンプで前記循環経路内の湯水を
   循環させながら保温する循環式給湯装置において、 前記加熱部が間欠燃焼を行なっていない場合には温度設
   定部の設定温度の前記湯水を得るように、前記混合弁を
   介して前記混合部に流入する湯および水の混合比を可変
   制御するとともに、前記加熱部が間欠燃焼を行なってい
   る場合には、前記混合弁を介して前記混合部の混合比を
   一定に制御する混合制御部を備えたことを特徴とする循
   環式給湯装置。
3. 【請求項３】 熱交換器をバイパスして給水管と混合部
   に接続されるバイパス管と、給湯管の末端部と給水管の
   入水側に循環ポンプを介して接続される戻り管とを備え
   て循環経路を形成するとともに、熱交換器を通過する湯
   水、または前記混合部に接続される給湯管を通過する湯
   水の温度を検出する温度検出部、前記給湯管を通過する
   湯水の設定温度を入力する温度設定部と、前記混合部に
   流入する湯と水の混合比を可変調整する混合弁とを備
   え、給湯管の末端部に設けた給湯栓を閉じた給湯停止時
   に、加熱部を間欠燃焼させて前記熱交換器を加熱すると
   ともに前記循環ポンプで前記循環経路内の湯水を循環さ
   せながら保温する循環式給湯装置において、 前記混合弁を駆動する温度制御モードと前記混合弁の駆
   動を停止する停止モードとを、前記温度検出部の検出温
   度と前記設定温度との比較に基づいて切替える混合制御
   モード切替部を備えたことを特徴とする循環式給湯装
   置。